連昌朋，王超奇，楊 凌，吳 韜，李勝永，潘 英

廣西北部灣鈍綴錦蛤精巢發(fā)育、精子發(fā)生及超微結(jié)構(gòu)研究

連昌朋，王超奇，楊 凌，吳 韜，李勝永，潘 英

(廣西大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 廣西 南寧 530004)

為了解廣西北部灣海域鈍綴錦蛤()精巢周年發(fā)育情況、精子發(fā)生過程及成熟精子超微結(jié)構(gòu), 本文采用組織切片、掃描電鏡、透射電鏡技術(shù)對(duì)鈍綴錦蛤精巢發(fā)育過程、精子的發(fā)生及超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。研究結(jié)果顯示: 目前廣西北部灣鈍綴錦蛤未見雌雄同體情況, 觀察的個(gè)體皆為雌雄異體。一周年的采樣結(jié)果中, 雌性個(gè)體138個(gè)、雄性個(gè)體102個(gè), 雌雄的性比約為1.35︰1。1年即為精巢發(fā)育的一個(gè)周期, 發(fā)育時(shí)期可以劃分為增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期、排放期、休止期共5個(gè)主要分期。精細(xì)胞的發(fā)育可以劃分為5個(gè)主要分期, 即精原細(xì)胞期、初級(jí)精母細(xì)胞期、次級(jí)精母細(xì)胞期、精細(xì)胞期、成熟精子期。精子全長(zhǎng)約59.27 μm, 屬于鞭毛型, 由頭部、中部、尾部3個(gè)部分共同構(gòu)成, 精子頭部呈圓錐型, 由細(xì)胞核和頂體組成, 頂體呈倒“V”型。電子在頂體的分布是不均勻的, 頂體前部電子分布少, 后部分布多。中部主要由兩部分構(gòu)成, 即5個(gè)圓形排列的線粒體和一個(gè)中心粒復(fù)合體。軸絲與質(zhì)膜兩個(gè)部分共同構(gòu)成了尾部, 軸絲的雙聯(lián)體微管結(jié)構(gòu)橫切面表現(xiàn)為“9+2”型。此外, 本實(shí)驗(yàn)觀察到少部分精子尾部呈雙尾結(jié)構(gòu)。

鈍綴錦蛤(); 精巢發(fā)育; 精子發(fā)生; 超微結(jié)構(gòu)

鈍綴錦蛤()隸屬軟體動(dòng)物門(Mollusca)、瓣鰓綱(Lamellibranchia)、簾蛤目(Veneroida)、簾蛤科(Veneridae)、綴錦蛤?qū)?), 俗稱沙包螺, 是一種大型熱帶、亞熱帶海洋經(jīng)濟(jì)貝類, 主要分布于西南太平洋, 在中國(guó)、日本、菲律賓等國(guó)家的沿海地區(qū)[1]。中國(guó)主要分布在廣東、廣西、海南沿海等地, 喜砂質(zhì)底, 為埋棲型貝類。由于鈍綴錦蛤生長(zhǎng)速度快、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、個(gè)體大等優(yōu)點(diǎn), 潛在的消費(fèi)和養(yǎng)殖市場(chǎng)十分廣闊。然而, 鈍綴錦蛤養(yǎng)殖規(guī)模較小, 自然資源短缺, 且相關(guān)研究較少, 影響了其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前, 國(guó)內(nèi)對(duì)鈍綴錦蛤的研究主要集中在群體選育[2]、形態(tài)性狀[3]、繁殖周期和胚胎發(fā)育[4]、濾食率[5]等方面; 國(guó)外的相關(guān)研究主要在養(yǎng)殖方式[6]、多倍性研究[[7]等方面。因此, 開展鈍綴錦蛤生殖發(fā)育的相關(guān)研究對(duì)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步健康發(fā)展極其重要。

精子的超微結(jié)構(gòu)是貝類等經(jīng)濟(jì)動(dòng)物重要的研究?jī)?nèi)容之一, 眾多學(xué)者利用相關(guān)技術(shù)研究了魁蚶()[8]、斧文蛤()[9]、紅樹蜆()[10]、糙海參()[11]等經(jīng)濟(jì)物種雄性的精子形態(tài)及結(jié)構(gòu)。利用組織切片技術(shù)研究貝類性腺發(fā)育也有較多報(bào)道, 如管角螺()[12]、長(zhǎng)牡蠣()[13]、熊本牡蠣()[14]、淮河橄欖蟶蚌()[15]等經(jīng)濟(jì)物種。目前對(duì)鈍綴錦蛤雄性精子超微結(jié)構(gòu)及精細(xì)胞發(fā)育分化的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。作者擬通過掃描、透射電鏡觀察廣西北部灣鈍綴錦蛤精子的超微結(jié)構(gòu), 組織切片技術(shù)研究精巢的發(fā)育分期及精細(xì)胞發(fā)育, 對(duì)于豐富鈍綴錦蛤的繁殖生物學(xué)、人工養(yǎng)殖、種質(zhì)資源的保護(hù)等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

2020年11月～2021年10月, 實(shí)驗(yàn)用2～3齡的鈍綴錦蛤, 每個(gè)月取樣1次, 從中挑選活力較好、殼形正常、無損傷的20個(gè)個(gè)體, 樣本來源于廣西北部灣海域。一周年采集的鈍綴錦蛤總數(shù)一共是240個(gè), 雌性總數(shù)為138個(gè), 占了57.5%; 雄性個(gè)體數(shù)為102個(gè), 占42.5%。形態(tài)參數(shù)具體由表1可見, 鈍綴錦蛤同年齡段的雌雄個(gè)體無明顯區(qū)別, 無法從外表鑒別雌雄。

表 1 鈍綴錦蛤形態(tài)參數(shù)

1.2 方法

1.2.1 樣本的測(cè)量

采用精度為0.02 mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺依次測(cè)量鈍綴錦蛤的殼長(zhǎng)、殼寬、殼高; 采用精度為0.01 g的電子天平依次稱量鈍綴錦蛤的全濕質(zhì)量、軟體質(zhì)量和性腺質(zhì)量。鈍綴錦蛤性腺指數(shù)和肥滿度的公式計(jì)算采用以下公式: 性腺指數(shù)=性腺質(zhì)量/軟體質(zhì)量× 100%, 肥滿度=軟體部質(zhì)量/體質(zhì)量×100%。

1.2.2 組織切片的制作及觀察

首先對(duì)每個(gè)月采集的樣品進(jìn)行測(cè)量, 測(cè)量結(jié)束后進(jìn)行解剖及顯微鏡下觀察雌雄, 用剪刀和鑷子剪取1～2 g的性腺組織塊, 采用Bouin’s液進(jìn)行常溫固定24～36 h, 之后送往廣西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行制樣。制樣步驟為: 首先用70%濃度的酒精替換Bouin’s液來進(jìn)行保存組織塊, 4個(gè)濃度梯度(即70%、80%、95%和100%)的酒精依次脫水2次, 二甲苯透明, 常規(guī)石蠟進(jìn)行包埋。組織切片的厚度約為6 μm, 在37 ℃進(jìn)行烤片, 之后用愛氏蘇木精-伊紅(H-E)進(jìn)行染色制做組織切片。采用中性樹脂進(jìn)行封片, Nikon Eclipse E100型號(hào)的顯微鏡進(jìn)行觀察并拍照。

1.2.3 掃描電鏡的制樣及觀察

2021年2月, 隨機(jī)選取兩個(gè)雄性個(gè)體, 用吸管吸取部分成熟的精子, 放入10 mL海水稀釋, 混勻后吸取1 mL的精液置于5 mL的EP管中, 隨即添加濃度為2.5%的戊二醛電鏡固定液4 mL, 置于室溫固定2 h, 重新?lián)Q固定液后置于4 ℃冰箱保存過夜。用濃度為0.1 mol/L的磷酸緩沖液(pH=7.4)PB漂洗3次樣品, 漂洗時(shí)間15 min/次, 用PB制備濃度為1%的鋨酸在室內(nèi)溫度避光后進(jìn)行固定1～2 h。用濃度為0.1 mol/L的磷酸緩沖液(pH=7.4)PB漂洗3次樣品, 漂洗時(shí)間15 min/次。不同濃度酒精梯度依次進(jìn)行脫水后, 隨即用乙酸異戊酯進(jìn)行置換。干燥則采用Quorom 公司的二氧化碳臨界點(diǎn)干燥器(K850 型)進(jìn)行, 噴金鍍膜則采用HITACHI公司的離子濺射儀(MC1000 型)進(jìn)行, 采用HITACHI 公司的掃描電子顯微鏡(SU8100 型)進(jìn)行觀察, 由武漢賽維爾生物科技有限公司完成。

1.2.4 透射電鏡的制樣及觀察

2020年11月～2021年3月, 每個(gè)月隨機(jī)選取兩個(gè)雄性個(gè)體, 用剪刀剪取一小塊精巢組織1～2 g, 立即放入裝有2.5%戊二醛的電鏡固定液中, 室溫固定2 h, 轉(zhuǎn)移至4 ℃保存過夜, 將過夜的樣品切成1 mm3的小塊, 再將切割好的小組織塊轉(zhuǎn)移至裝有新的電鏡固定液的EP管內(nèi)繼續(xù)固定, 4 ℃固定保存。用濃度為0.1 mol/L的磷酸緩沖液(pH=7.4)PB漂洗3次樣品, 漂洗時(shí)間每次15 min, 不同濃度酒精依次進(jìn)行梯度脫水, 脫水時(shí)間20 min/次, 用濃度為100%的丙酮漂洗2次, 15 min/次。采用SPI 公司的Epon812進(jìn)行環(huán)氧樹脂包埋。采用Leica 公司的超薄切片機(jī)(Leica UC7型)進(jìn)行超薄切片, 用濃度為2%的醋酸鈾飽和酒精溶液進(jìn)行避光染色, 隨即用濃度為2.6%的枸櫞酸鉛溶液進(jìn)行避開二氧化碳后染色。采用HITACHI 公司的透射電子顯微鏡(HI7800 型)進(jìn)行觀察, 由武漢賽維爾生物科技有限公司完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈍綴錦蛤精巢的發(fā)育分期

2020年11月～2021年10月, 總共采集到102只鈍綴錦蛤。根據(jù)組織切片觀察到的鈍綴錦蛤雄性濾泡、精細(xì)胞發(fā)育規(guī)律及不同發(fā)育時(shí)期精細(xì)胞在濾泡中所占的比例, 將鈍綴錦蛤的精巢發(fā)育劃分為5個(gè)時(shí)期, 如圖1所示。結(jié)果顯示鈍綴錦蛤一周年即一個(gè)生殖周期, 性腺發(fā)育從9月開始, 次年3月達(dá)到峰值, 之后性腺開始萎縮, 開始下一個(gè)發(fā)育循環(huán)。

2.1.1 增殖期(圖1a)

這一時(shí)期以精原細(xì)胞為主, 可見大量的結(jié)締組織, 并可以觀察到少量精母細(xì)胞。生殖腺顏色上難以區(qū)分雌雄, 濾泡開始出現(xiàn), 但是體積較小, 呈狹長(zhǎng)型或者不規(guī)則的形態(tài), 濾泡的間隔較大, 結(jié)締組織占多數(shù)。濾泡壁從這一時(shí)期開始增生, 并逐漸變厚, 且濾泡內(nèi)的精原細(xì)胞數(shù)量開始逐漸增多。

圖 1 鈍綴錦蛤精巢不同發(fā)育時(shí)期的組織切片

a. 增殖期; b. 生長(zhǎng)期; c. 成熟期; d. 排放期; e. 休止期

a. Proliferating stage; b. Growing stage; c. Maturing stage; d. Spawning stage; e. Resting stage

2.1.2 生長(zhǎng)期(圖1b)

濾泡不斷增多, 間隔逐漸縮小, 結(jié)締組織較少, 精原細(xì)胞也大量增殖, 濾泡中有大量的生殖細(xì)胞, 并產(chǎn)生了部分成熟精子。此時(shí)期可以觀察到不同時(shí)期的雄性生殖細(xì)胞。初級(jí)精母細(xì)胞整齊排列在濾泡壁上, 隨著時(shí)間的推移, 逐漸發(fā)育成熟。

2.1.3 成熟期(圖1c)

這一時(shí)期可以觀察到大量成熟的精子呈輻射狀附在濾泡中的生精小管上, 精子頭部大多數(shù)朝向生精小管外側(cè), 染色在各個(gè)時(shí)期中最深, 生精小管染色較淺。濾泡數(shù)量最多且排列緊密, 結(jié)締組織較少。這一時(shí)期的性腺飽滿, 可以從性腺顏色上鑒定雌雄, 鈍綴錦蛤成熟期的雄貝可以清晰地觀察到橘黃色的性腺, 生殖腺覆蓋延伸至足部區(qū)域。鈍綴錦蛤繁殖高峰期為每年3月份, 此時(shí)期精巢內(nèi)精子數(shù)量最多, 性腺最飽滿, 性腺指數(shù)達(dá)到了36.72%, 精子活力最好。

2.1.4 排放期(圖1d)

成熟的精子依舊占主要比例, 精子成熟排放之后可以觀察到精巢呈流水狀。濾泡也逐漸變成空泡狀, 濾泡間隔開始增大, 結(jié)締組織開始增生。4月精巢嚴(yán)重退化, 大部分呈空泡狀。

2.1.5 休止期(圖1e)

此期的濾泡主要由空濾泡組成, 可觀察到大量的結(jié)締組織和空的濾泡不規(guī)則排列著, 濾泡已經(jīng)萎縮, 性腺呈薄薄的組織, 難以區(qū)分雌雄, 性腺發(fā)育此時(shí)完成了一個(gè)周期。

2.2 鈍綴錦蛤精巢發(fā)育各期的周年分布規(guī)律

由表2可知, 一周年240個(gè)樣品中, 雄性個(gè)體總數(shù)為102只, 占總數(shù)的42.5%。鈍綴錦蛤個(gè)體和群體的性腺發(fā)育時(shí)間并不完全一致, 部分鈍綴錦蛤性腺發(fā)育會(huì)比群體提前或者滯后, 因此, 鈍綴錦蛤性腺發(fā)育時(shí)期的劃分以群體為主。雄性鈍綴錦蛤北部灣海域生長(zhǎng)群體增殖期主要出現(xiàn)在每年6月底～ 7月初, 棲息水溫為29.7～30.5℃; 生長(zhǎng)期主要為7月中旬～10月中旬, 棲息水溫為25.5～29.8℃; 成熟期為11月～翌年2月底, 棲息水溫為15.6～22.0℃; 排放期的時(shí)間為每年3月～4月底, 棲息水溫為21.0～27.5℃; 休止期為每年5月～6月, 棲息水溫為29.5～30.5℃。

2.3 鈍綴錦蛤精細(xì)胞的發(fā)生

根據(jù)顯微鏡觀察鈍綴錦蛤生殖細(xì)胞的大小、形態(tài)、分布的位置及發(fā)生時(shí)期, 將鈍綴錦蛤精子從發(fā)生到成熟這一階段劃分為5個(gè)主要的時(shí)期, 即精原細(xì)胞期、初級(jí)精母細(xì)胞期、次級(jí)精母細(xì)胞期、精子細(xì)胞期、成熟精子期。生殖細(xì)胞5個(gè)時(shí)期的特征見表3和圖2。

表2 廣西北部灣鈍綴錦蛤性腺發(fā)育各期的周年分布

注: 第 2～6列數(shù)字表示個(gè)體數(shù)

表3 鈍綴錦蛤各期雄性生殖細(xì)胞特征

2.4 鈍綴錦蛤精子形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)

鈍綴錦蛤精子屬于鞭毛型, 由頭部、中部、尾部3個(gè)部分共同構(gòu)成, 成熟精子長(zhǎng)度約為59.27 μm, 形態(tài)如圖3所示。

2.4.1 頭部

鈍綴錦蛤精子頭部的組成有細(xì)胞核(圖3b, H)和頂體(圖3b, A)兩部分, 頭長(zhǎng)約為2.91 μm, 頂體后面是細(xì)胞核, 其長(zhǎng)度約為2.10 μm, 頂體位置在最前端, 長(zhǎng)度約為0.81 μm。圓錐形的精子頭部, 頂體、線粒體與細(xì)胞核的連接之處均有溝痕。頂體里有電子分布, 但是分布不均勻, 分布在頂體的電子呈前多后少的趨勢(shì)。頂體后端有亞頂體腔(圖3e, SS), 倒“V”型, 細(xì)胞核前端有核前窩(圖3c, FP), 呈U型, 與線粒體接觸的后方有核后窩(圖3c, PP)。細(xì)胞核呈長(zhǎng)圓柱形, 由前向后逐漸變大, 前端直徑約為0.86 μm, 后端直徑約為1.66 μm, 細(xì)胞核內(nèi)有濃縮纏繞一起的染色質(zhì), 透射電鏡觀察為黑色, 還有部分核泡不規(guī)則排列著。

圖2 鈍綴錦蛤各期雄性生殖細(xì)胞

a. 精原細(xì)胞期; b. 初級(jí)精母細(xì)胞期; c. 次級(jí)精母細(xì)胞期; d. 精子細(xì)胞期和精子期; Sp. 精子細(xì)胞; Ps. 初級(jí)精母細(xì)胞; St. 生精小管; Ss. 次級(jí)精母細(xì)胞; Sip. 精細(xì)胞前期; Sim.精細(xì)胞中期; Ms. 成熟精子; 比例尺: 1︰0.01 mm

a. Spermatogonium stage; b. primary spermatocyte phase; c. secondary spermatocyte phase; d. sperm cells period and Sperm phase. Sp, Sperm; Ps, Primary spermatocyte; St, Seminiferous tubule; Ss, Secondary spermatocyte; Sip, Spermatid in prophase; Sim, Spermatid in metaphase; Ms, Mature sperm; and bar: 1︰0.01 mm

2.4.2 中部

中部由中心粒復(fù)合體和線粒體(圖3b, M)兩部分構(gòu)成, 由(圖3h)可見, 中部并不發(fā)達(dá), 中心粒復(fù)合體緊緊地被5個(gè)圓環(huán)狀的線粒體包裹著, 線粒體直徑約為0.82 μm, 其內(nèi)部分布著較多無規(guī)則脊, 且電子呈均勻分布。遠(yuǎn)端中心粒(圖3h, DC)與近端中心粒(圖3c, PC)相互垂直, 且共同構(gòu)成了中心粒復(fù)合體, 尾部的軸絲連接著遠(yuǎn)端中心粒, 核后窩靠近著近端中心粒。

2.4.3 尾部

軸絲與質(zhì)膜共同構(gòu)成了精子的尾部, 尾長(zhǎng)約為55.84 μm, 直徑約為0.23 μm, 長(zhǎng)度與直徑之比約為243, 橫切面呈圓形, 可以清晰地看見“9+2”雙聯(lián)體微管結(jié)構(gòu), 尾部逐漸變細(xì), 雙聯(lián)管逐漸變小, 直至消失。

3 討論

3.1 鈍綴錦蛤精巢發(fā)育分期

鈍綴錦蛤精巢發(fā)育與大多數(shù)海產(chǎn)貝類相同, 如管角螺()[12]、施氏獺蛤()[16]、斧文蛤()[17]、文蛤()[18]等經(jīng)濟(jì)海洋貝類性腺發(fā)育分期可以劃分為5個(gè)時(shí)期。劉相全等[19]在研究中國(guó)蛤蜊()的繁殖生物學(xué)中將中國(guó)蛤蜊的性腺發(fā)育分為4個(gè)時(shí)期, 楊林等[20]在研究中國(guó)蛤蜊的繁殖中將蛤蜊性腺發(fā)育分為6個(gè)時(shí)期?？梢娫诓煌蛩?水溫、鹽度、藻類豐度等)影響下不同物種的性腺發(fā)育分期是不同的。

國(guó)內(nèi)有關(guān)鈍綴錦蛤性腺發(fā)育分期已經(jīng)有過報(bào)道, 巫旗生等[4]研究結(jié)果表明鈍綴錦蛤精巢發(fā)育可以劃分為5個(gè)時(shí)期, 即增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期、排放期和休止期, 與本研究結(jié)果一致。研究表明, 影響海洋貝類生殖發(fā)育的重要因素是水溫, 水溫影響著貝類的生殖、呼吸、代謝等活動(dòng)[21]。本研究表明, 水溫對(duì)北部灣海域的鈍綴錦蛤影響較大, 水溫變化與精巢變化有一定的規(guī)律性, 當(dāng)水溫一年最低時(shí), 精巢開始增殖發(fā)育, 配子也不斷增殖, 當(dāng)水溫升至最高時(shí), 精巢開始萎縮, 配子大量排放, 貝類開始積累能量, 開始下一個(gè)生殖周期。

圖3 鈍綴錦蛤精子的超微結(jié)構(gòu)

a．精子外形(×3000); b．頭部和中段外形(×20000); c．精子縱切面(×2500); d．頂體縱切面(×5000); e．細(xì)胞核縱切面(×5000); f．尾部鞭毛縱切和橫切(×25000); g．線粒體縱切(×7000); h．中段橫切面(×700); i. 尾部鞭毛橫切(×30000); j. 尾部鞭毛橫切(×8000)

a. 精子, 示頭部(H)、示線粒體(M)、鞭毛(F); b. 精子頭部, 示頂體(A); c.精子頭部縱切, 示核前窩(FP)、示近端中心粒(PC)、示核后窩(PP)及細(xì)胞核(N); d. 精子頭部縱切, 示頂體(A); e.示細(xì)胞核(A)、示亞頂體腔(SS); f.鞭毛縱切面, 示中心微管(CM)及雙聯(lián)體微管(DM)、示鞭毛(F); g. 精子頭部縱切, 示質(zhì)膜(PM)、核膜(NM)及細(xì)胞核(N); h.精子中部橫切, 示線粒體(M)、示遠(yuǎn)端中心粒(DC)

a. Sperm shape (×3, 000); b. Head and mid-section shape (×20, 000); c. Sperm longitudinal section (×2, 500); d. Acrosome longitudinal section (×5, 000); e. Longitudinal section of nucleus (×5, 000); f. Longitudinal and transverse cutting of the tail flagella (×25, 000); g. Mitochondrial longitudinal section (×7, 000); h. Mid section (×700); i. Cross section of tail flagella (×30, 000); and j. Cross section of tail flagella (×8, 000)

a. Sperm, showing head (H), mitochondria (M), and flagellum (F); b. Sperm head showing acrosome (F); c. Sperm head longitudinal section showing prenuclear fossa (FP), proximal centrioles (PC), posterior pit (PP), and nucleus (N); d. Sperm head longitudinal section showing acrosome (A); e. Shows nucleus (N) and subacrosomal cavity (SS); f. Flagella longitudinal section showing central microtubule (CM), doublet microtubules, and flagellum (F); g. Sperm head longitudinal section showing plasma membrane (PM), nuclear membrane (NM), and nucleus (N); and h. Mid-sperm cross section showing mitochondria (M) and distal centrioles (DC)

3.2 鈍綴錦蛤精子的超微結(jié)構(gòu)

本研究首次對(duì)鈍綴錦蛤精子的超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究, 并與部分貝類、硬骨魚類、棘皮類動(dòng)物精子的頭部頂體、中部線粒體數(shù)、尾部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析。

3.2.1 精子頭部

國(guó)內(nèi)外對(duì)動(dòng)物精子的頭部研究越來越多, 頂體形狀及有無、精子特殊結(jié)構(gòu)、線粒體數(shù)等作為物種的分類及鑒別特征, 對(duì)于研究物種的進(jìn)化和生活史具有重要意義。鈍綴錦蛤頭部呈圓錐型, 頂體形狀為倒“V”型, 細(xì)胞核及頂體形成了頭部的基本結(jié)構(gòu)。頂體形狀與很多貝類相似, 如紅樹蜆[10]、簾文蛤()[22]、魁蚶[8]、櫛江珧()[23]等。又與一些水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物有所不同, 如糙海參[11]、虎斑烏賊()[24]的頭部頂體則呈U型, 大口黑鱸()[25]的頂體則呈近球型, 綠鰭馬面鲀()[26]、秦嶺細(xì)鱗鮭()[27]的頭部沒有明顯觀察到頂體, 每個(gè)物種的精子都有一定的特征及結(jié)構(gòu), 所以, 頂體可以是精子分類和鑒別的依據(jù)。此外, 部分物種的頂體還有些特殊的結(jié)構(gòu), 比如青蚶()[28]精子頂體縱切面上可見有明顯的橫紋, 這些特殊結(jié)構(gòu)的功能和用途還有待進(jìn)一步研究。

精核是動(dòng)物精子頭部另一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容, 精核的橫切面多為圓形, 縱切面常為錐形, 菲律賓蛤仔()[29]的透射電鏡中發(fā)現(xiàn)其精核形狀為圓錐形; 西施舌()[30]的精核形狀為近橢圓形, 且所有精核內(nèi)有大量的染色質(zhì)等物質(zhì)高密度聚集。不同物種精核的核前窩和核后窩也是不盡相同的, 泥蚶()[31]和毛蚶()[28]只可以觀察到核前窩, 未見核后窩。本研究發(fā)現(xiàn)鈍綴錦蛤有核前窩和核后窩, 核前窩是頂體發(fā)生的重要結(jié)構(gòu), 核后窩則是精子尾部形成的重要結(jié)構(gòu), 這兩個(gè)結(jié)構(gòu)具體是如何發(fā)揮其作用的還有待進(jìn)一步研究。

3.2.2 精子中部

精子中部既與頭部相連, 也與尾部相接, 可見其有著重要的功能。游動(dòng)型精子的能量來源常被認(rèn)為是精子中部的線粒體所提供, 線粒體數(shù)量決定了其物種進(jìn)化的地位及物種間或種間的關(guān)系。鈍綴錦蛤中部線粒體有5個(gè), 通常呈球型, 與斧文蛤[9]、魁蚶[8]、簾文蛤[22]、櫛江珧[23]的線粒體數(shù)相同; 糙海參[11]的中部線粒體數(shù)只有1個(gè), 大口黑鱸[25]的線粒體總數(shù)則有17個(gè); 黃姑魚()與大黃魚()[32]的線粒體數(shù)4個(gè)或5個(gè), 可見部分高等魚類的線粒體數(shù)并不固定。一對(duì)相互垂直的近端中心粒和遠(yuǎn)端中心粒在雙殼貝類精子中部最常見, 遠(yuǎn)端中心粒常與末端的軸絲相連, 其作用和功能有待進(jìn)一步研究。

3.2.3 精子尾部

鈍綴錦蛤精子的尾部與表4的大多數(shù)物種一樣呈現(xiàn)“9+2”雙聯(lián)體微管結(jié)構(gòu), 主要組成結(jié)構(gòu)都是軸絲與質(zhì)膜, 首次發(fā)現(xiàn)部分精子尾部出現(xiàn)2個(gè)“9+2”的結(jié)構(gòu)。有研究表明在蝦夷扇貝()精子鞭毛橫切面可以清楚地觀察到典型的“9+2”結(jié)構(gòu), 同時(shí)也有2個(gè)“9+2”結(jié)構(gòu)位于同一質(zhì)膜的現(xiàn)象, 作者認(rèn)為可能是海水污染的結(jié)果[33]。

表4 不同物種精子的超微結(jié)構(gòu)比較

4 結(jié)論

鈍綴錦蛤精巢結(jié)構(gòu)主要為濾泡, 發(fā)育過程分為增殖期、生長(zhǎng)期、成熟期、排放期、休止期5個(gè)時(shí)期。精細(xì)胞的發(fā)育可以劃分為5個(gè)主要分期, 即精原細(xì)胞期、初級(jí)精母細(xì)胞期、次級(jí)精母細(xì)胞期、精細(xì)胞期、成熟精子期。精子長(zhǎng)度約為59.27 μm, 頭部外形圓錐體型, 具有頂體, 中部線粒體數(shù)為5個(gè), 呈圓環(huán)狀排列。軸絲橫切面為“9+2”雙聯(lián)體微管結(jié)構(gòu)。鈍綴錦蛤精子有分批排放的特性, 有利于繁衍。

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Testis and germ cell development and sperm ultrastructure ofinhabiting the Beibu Gulf, Guangxi, China

LIAN Chang-peng, WANG Chao-qi, YANG Ling, WU Tao, LI Sheng-yong, PAN Ying

(College of Animal Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China)

To understand the annual testis development, spermatogenesis, and ultrastructure of the mature sperm ofin the Beibu Gulf of Guangxi were studied. In this experiment, testis development, spermatogenesis, and the ultrastructure ofwere studied using tissue section, scanning electron microscope, and a transmission electron microscope. Research shows that presently, no hermaphrodites exist in thein Beibu Gulf of Guangxi, and all observed individuals are dioecious. From the first anniversary of the sampling results, 138 females and 102 males were obtained. The sex ratio between males and females is approximately 1.35︰1; one year is a cycle of testis development. The developmental period can be divided into five main stages: proliferation period, growth period, mature period, discharge period, and the resting period. The development of sperm cells can be divided into five main stages: spermatogonia, primary spermatocytes, secondary spermatocytes, spermatocytes, and mature spermatids. The total length of the sperm is approximately 59.27 μm, which is of the flagella type. It is composed of three parts: head, middle, and tail. The head of the sperm is conical, composed of nucleus and acrosome, and the acrosome has an inverted “V” shape. Electron distribution in the acrosome is uneven, the distribution of electrons in the front part of the acrosome is few, and the distribution in the back part is abundant. The middle part is mainly composed of two parts, five circularly arranged mitochondria and a centriole complex. The two parts of the axon filament and the plasma membrane together constitute the tail. The cross section of the doublet microtubule structure of the axon is shown as a “9 + 2” type. Additionally, few sperm tails were observed to have a double-tailed structure in this experiment.

; testis development; spermatogenesis; ultrastructure

Jan, 4, 2022

[Guangxi Innovation Driven Development Project, No. AA19254032; National Key Research and Development Program of China, No. 2018YFD0901400]

S968.31

A

1000-3096(2022)06-0080-10

10.11759/hykx20220104001

2022-01-04;

2022-02-17

廣西創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展專項(xiàng)(桂科AA19254032); 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD0901400)

連昌朋(1996—), 男, 廣西欽州人, 在讀碩士生, 主要從事海洋貝類遺傳育種研究, 電話: 15778722773, E-mail: 1670389467@qq.com;通信作者:潘英, 電話: 17377143249, E-mail: yingpan@gxu. edu.cn

(本文編輯: 譚雪靜)